【正文】 （ 3）淬火及回火（ 4）化學(xué)熱處理工藝 （ 1）穩(wěn)定化處理（去應(yīng)力退火） （ 2）預(yù)處理 （ 3）淬火及回火 （ 4）表面強(qiáng)化處理 主要熱作模具的熱處理特點(diǎn) 塑料模具是利用其自身特定的形狀和尺寸來(lái)成型塑料制品的。 形狀復(fù)雜、精度要求高的壓鑄模：鍛造 → 退火 → 粗加工 →調(diào)質(zhì) → 精加工成形 → 鉗工修磨 → 滲氮（或軟氮化） → 研磨拋光。 （ 2）熱擠壓模的制造工藝路線 下料 → 鍛造 → 預(yù)先熱處理 → 機(jī)械加工成形 → 淬火及回火 → 研磨拋光。因此掌握各類(lèi)熱作模具熱處理工藝的特點(diǎn)是必要。其中 3Cr2W8V鋼是制造壓鑄模的典型鋼種，常用于制造壓鑄鋁合金和銅合金的壓鑄模；與其性能和用途相類(lèi)似的還有 3Cr3Mo3W2V鋼。 1. 5CrNiMo、 5CrMnMo及 4CrMnSiMoV鋼 （ 1）臨界點(diǎn) （ 2）力學(xué)性能 （ 3）工藝性能 1）鍛造 2）退火 3）淬火 4）回火 （ 4）實(shí)際應(yīng)用 熱鍛模用鋼 2. 5Cr2NiMoVSi及 45Cr2NiMoVSi鋼 （ 1）化學(xué)成分及臨界點(diǎn) （ 2）力學(xué)性能 （ 3）工藝性能 1）鍛造 2）退火 3）淬火及回火 （ 4）實(shí)際應(yīng)用 熱鍛模用鋼 常用的熱擠壓模具用鋼是鎢系熱作模具鋼和鉻系熱作模具鋼，還有鉻鉬系、鎢鉬系和鉻鉬鎢系等新型的熱作模具鋼以及基體鋼等。 錘鍛模常用鋼種主要有： 5CrNiMo、 5CrMnMo、 4CrMnSiMoV等，此外還有國(guó)內(nèi)近年來(lái)研制的新鋼種，如 4SiMnMoV、 5Cr2NiMoVSi、 45Cr2NiMoVSi等。 （ 3）按性能分：高韌性熱作模具鋼、高熱強(qiáng)熱作模具鋼、高耐磨熱作模具鋼。 熱作模具材料的性能要求 熱作模具材料 熱作模具鋼的分類(lèi)及鋼號(hào) （ 1）按用途分類(lèi)：熱鍛模用鋼、熱擠壓模用鋼、壓鑄模用鋼、熱沖裁模用鋼。 （ 3）壓鑄模：較高的耐熱性和良好的高溫力學(xué)性能，優(yōu)良的耐熱疲勞性，高的導(dǎo)熱性，良好的抗氧化性和耐蝕性，高的淬透性等。此外，錘鍛模尺寸比較大，還要求錘鍛模用鋼具有高的淬透性。熱沖裁模刃口應(yīng)具有足夠的熱強(qiáng)性和耐磨性。 型腔表面承受液態(tài)金屬的沖刷、侵蝕、高溫及急冷急熱作用。 受靜壓力，沖擊成分小，模具型腔的表面溫度高于錘鍛模。因此，模具的失效形式不同，對(duì)模具材料的性能要求也各不相同。 熱作模具按其用途可分為錘鍛模、機(jī)鍛模、熱擠壓模、壓鑄模和熱沖裁模等五大類(lèi)。 拉深模的典型熱處理規(guī)范見(jiàn)表 155。同時(shí)還要防止磨削引起二次回火使表面硬度降低。氧化脫碳會(huì)造成模具淬火后硬度不足或出現(xiàn)軟點(diǎn)。 拉深模應(yīng)具有高的硬度，良好的耐磨性和抗粘附性能。 （ 3）對(duì)于以脆性破壞為主，韌性不足的采用等溫淬火工藝，（ 4）應(yīng)用表面強(qiáng)化處理。 （ 1）采用常規(guī)工藝下限溫度淬火，再經(jīng)回火得到高強(qiáng)韌性。 （ 5）采用表面處理。 （ 3）采用中溫淬火、中溫回火工藝。 （ 1）對(duì)于碳素工具鋼制冷鐓凹模，常采用噴水淬火法。因此，如何通過(guò)熱處理工藝制度的改善獲得高耐磨、高強(qiáng)韌性是提高冷鐓模壽命的關(guān)鍵之一。 （ 1）冷作模具鋼的低溫淬火工藝 （ 2）冷作模具鋼的高溫淬火工藝 （ 3）冷作模具鋼的微細(xì)化處理 （ 4）冷作模具鋼的分級(jí)淬火和等溫淬火 （ 5）其它強(qiáng)韌化處理方法 模具在最終淬火、回火之前進(jìn)行的正火、球化退火、調(diào)質(zhì)以及低溫回火等統(tǒng)稱(chēng)預(yù)備熱處理，而最終熱處理工序是使模具獲得必要的性能，保證模具壽命的重要工序。 淬火是冷作模具的最終熱處理中最重要的操作，它對(duì)模具的使用性能影響極大。 （ 3）復(fù)雜冷作模具 鍛造 → 球化退火 → 機(jī)械粗加工 → 高溫回火或調(diào)質(zhì) → 機(jī)械加工成形 → 鉗工修配。 （ 1）一般成形冷作模具 鍛造 → 球化退火 → 機(jī)械加工成形 → 淬火與回火 → 鉗修裝配。 冷作模具的熱處理工藝 模具的成形加工和熱處理工序安排對(duì)模具的質(zhì)量也有很大影響，在制定與實(shí)施熱處理工藝時(shí)，必須予以考慮。 特殊用途冷作模具鋼 硬質(zhì)合金的種類(lèi)很多，但制造模具用的硬質(zhì)合金通常是金屬陶瓷硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金。該鋼具有非常低的磁導(dǎo)率、高的硬度、強(qiáng)度和較好的耐磨性。 1. 9Cr6W3Mo2V2（ GM）鋼 （ 1）化學(xué)成分及相變點(diǎn) （ 2）工藝性能 1）鍛造工藝 2）退火 3）淬火及回火 （ 3）力學(xué)性能 1）硬度 2）抗壓及抗彎性能 3）沖擊韌度 4）沖擊磨損性能 （ 4）使用范圍 （ ER5）鋼 （ 1）化學(xué)成分及相變點(diǎn) （ 2）工藝性能 1）鍛造工藝 2）退火 3）淬火、回火工藝 4）推薦熱處理工藝 （ 3）力學(xué)性能 1）抗拉強(qiáng)度 2）抗壓性能 3）抗彎強(qiáng)度 （ 4）使用范圍 耐蝕冷作模具鋼的成分特點(diǎn)是高碳高鉻，既具有高的硬度和耐磨性，又具有良好的耐蝕性能。 高耐磨高強(qiáng)韌性冷作模具鋼 （ GM）鋼 9Cr6W3Mo2V2（ GM）鋼的耐磨性、強(qiáng)韌性、加工性能都優(yōu)于 Cr12形鋼，是較理想的精密、耐磨冷作模具鋼。 對(duì)一些以磨損為主要失效形式的模具，上述鋼種仍滿(mǎn)足不了要求。基體鋼是指具有高速鋼正常淬火后基體成分的鋼，這類(lèi)鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為 %左右，合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 10%～ 20%范圍內(nèi)，在具有一定耐磨性和硬度的前提下，抗彎強(qiáng)度的韌性得到顯著改善。 主要用于重載荷凸模。 常用的鋼號(hào)有 W18Cr4V（ 1841）、 W6Mo5Cr4V2（ 6542）、 W12Mo3Cr4V3N（ V3N）以及為提高韌性而研制的降碳降釩高速鋼 6W6Mo5Cr4V（低碳 M2或稱(chēng) 6Ｗ 6），這些鋼在制造重載荷的冷作模具方面取得了良好的使用效果。 高強(qiáng)度高耐磨冷作模具鋼 高速鋼具有很高的硬度、抗壓強(qiáng)度和耐磨性，采用低溫淬火、快速加熱淬火等工藝措施可以有效地改善其韌性。 高耐磨微變形冷作模具鋼 硬度高、耐磨性高、淬透性好，加入 Mo和 V的 Cr12MoV及Cr12Mo1V1鋼，回火穩(wěn)定性和淬透性高，改善了鋼的韌性。 9SiCr適于制作沖模及打印模等。 （ 1）鍛造工藝 （ 2）退火工藝 （ 3）淬火工藝 （ 4）回火工藝 CrWMn主要用作輕載拉深模及彎曲翻邊模等。 CrWMn、 9Mn2V、 9SiCr具有較高的硬度和耐磨性。這里僅介紹前面三種。因此，碳素工具鋼不能勝任的模具，可考慮用高碳低合金來(lái)制作。該鋼具有過(guò)共析成分，并加入少量的鉻以提高淬透性和耐回火性。 類(lèi) 形 鋼 號(hào) 低淬透性冷作模具鋼 T7A、 T8A、 T10A、 T12A、 8MnSi、 Cr 9Cr Cr0 W、 GCr1 V、CrW5 低變形冷作模具鋼 9Mn2V、 CrWMn、 9SiCr、 9CrWMn、 9Mn MnCrWV、 SiMnMo 高耐磨微變形冷作模具鋼 Cr1 Cr12Mo1V1（ D2）、 Cr12MoV、 Cr5Mo1V、 Cr4W2MoV、Cr12Mn2SiWMoV、 Cr6WV、 高強(qiáng)度高耐磨冷作模具鋼 W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V W12Mo3Cr4V3N 高強(qiáng)韌性冷作模具鋼 6W6Mo5Cr4V、 65Cr4W3Mo2VNb（ 65Nb）、 7Cr7Mo2V2Si（ LD）、7CrSiMnMoV（ CH1）、 5Cr4Mo3SiMnVAl（ 012Al）、 6CrNiSiMnMoV（ GD）、 8Cr2MnWMoVS 高耐磨高強(qiáng)韌性冷作模具鋼 9Cr6W3Mo2V2（ GM）、 Cr8MoWV3Si（ ER5） 特殊用途冷作模具鋼 9Cr1 Cr18MoV、 Cr14Mo、 Cr14Mo 1Cr18Ni9Ti、 5Cr21Mn9Ni4W、7Mn15Cr2Al3V2WMo 常用的碳素工具鋼有 T7A、 T8A、 T10A、 T12A，其中 T7A為亞共析鋼， T8A為共析鋼。 冷作模具材料 冷作模具鋼是應(yīng)用最廣的冷作模具材料。 （ 4）冷擠壓模： 制作冷擠壓模具的材料必須具有高的強(qiáng)韌性及良好的耐磨性。 （ 2）冷拉深模： 對(duì)冷拉深模用鋼的性能要求，主要是模具應(yīng)有高的強(qiáng)度和耐磨性，在工作時(shí)不發(fā)生黏附和劃傷，具有一定韌性及較好的切削加工性能，并要求熱處理時(shí)模具變形小。 表征冷作模具鋼受熱軟化抗力的指標(biāo)主要有兩項(xiàng)：軟化溫度（ ℃ ）；二次硬化硬度（ HRC）如表 12。臨界載荷愈高，標(biāo)志著咬合抗力愈強(qiáng)。這意味著已發(fā)生咬合。 （ 4）咬合抗力 咬合抗力實(shí)際就是對(duì)發(fā)生“冷焊”的抵抗能力。因此，不能采用光滑試樣測(cè)試的各種斷裂抗力，來(lái)評(píng)價(jià)裂紋體的斷裂抗力。 2）疲勞斷裂抗力：由在一定的循環(huán)載荷下所表現(xiàn)的斷裂循環(huán)次數(shù)或在規(guī)定的循環(huán)次數(shù)導(dǎo)致試樣斷裂的載荷值來(lái)表征，可用下列指標(biāo)來(lái)反映：小能量多次沖擊斷裂功或多次沖擊斷裂壽命；拉 壓疲勞強(qiáng)度或疲勞壽命；接觸疲勞強(qiáng)度或接觸疲勞壽命。 （ 3）斷裂抗力 1）一次性脆斷抗力：能表征一次性脆斷抗力的指標(biāo)為：一次沖擊斷裂功，抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度。 2）壓縮屈服點(diǎn)：壓縮屈服點(diǎn)是衡量冷作模具材料變形抗力的主要指標(biāo)。實(shí)踐表明，在同一硬度條件下，不同冷作模具材料在使用過(guò)程中所表現(xiàn)的變形抗力，有明顯的差別。 （ 2）變形抗力 表征冷作模具材料變形抗力的指標(biāo)，主要有硬度、拉伸屈服點(diǎn)、壓縮屈服點(diǎn)、彎曲屈服點(diǎn)。一般條件下，材料的硬度愈高，耐磨性愈好。因此，冷作模具材料應(yīng)具有高的磨損抗力、斷裂抗力、疲勞抗力、抗咬合能力等。 （ 4）冷擠壓模 冷擠凸模的失效形式有折斷、疲勞斷裂、塑性變形及磨損；凹模的失效形式主要是脹裂及磨損。黏附是拉深過(guò)程常出現(xiàn)的問(wèn)題，是造成模具咬合失效的重要原因，模具表面越硬，越光潔，如在潤(rùn)滑條件較好的條件下拉深，則越不易發(fā)生黏附現(xiàn)象。 薄板冷沖裁模的主要失效形式是磨損，極少情況是脆斷失效，脆斷的原因主要是熱處理不當(dāng)或操作失誤；厚板沖裁模除磨損外，還可能發(fā)生崩刃、斷裂等。 （ 1） 冷沖裁模 （ 2） 冷拉深模 （ 3） 冷鐓模 （ 4） 冷擠壓模 冷作模具的失效形式 （ 1）冷沖裁模 磨損是沖裁模最基本的失效形式，當(dāng)刃口磨損嚴(yán)重時(shí)，會(huì)使沖件產(chǎn)生毛刺，此時(shí)模具就會(huì)因磨損超差而不能再用。其表現(xiàn)形式為模具刃口崩裂，使沖件的毛刺突然增大。當(dāng)工件表面出現(xiàn)劃痕和拉溝時(shí)，模具必須進(jìn)行研磨與拋光，特別是在拉深成形中出現(xiàn)咬合現(xiàn)象時(shí)，模具必須經(jīng)過(guò)修整后才能繼續(xù)生產(chǎn)。造成工件表面粗糙度值變大，甚至出現(xiàn)溝槽。 （ 4）咬合失效 當(dāng)坯料與模具表面接觸時(shí)，在高壓摩擦下，潤(rùn)滑油膜破壞，發(fā)生咬合。如果在凸凹模之間夾有細(xì)而硬的夾雜物如氧化物等，將導(dǎo)致模具磨損加劇，以致于使模具和坯料表面刮傷或黏著等。 （ 2）變形失效 模具在使用過(guò)程中發(fā)生塑性變形，失去原有的幾何形狀，通常發(fā)生在硬度偏低或淬硬層太薄的模具，具體表現(xiàn)為凸模鐓粗、彎曲；凹模型腔下沉塌陷、棱角堆塌、?？酌洿蟮?。 1）脆斷失效 :主要是由于模具存在冶金缺陷。它們的特點(diǎn)是破損大多產(chǎn)生在受力最大的工作部位，或是在截面變化的應(yīng)力集中處。同時(shí)，凹模內(nèi)壁受到變形金屬的強(qiáng)烈摩擦，容易導(dǎo)致磨損，此外，凹模還受到切向應(yīng)力的作用，有脹裂的可能。 冷作模具的工作條件 冷擠壓成形時(shí) ,凸模受到巨大的壓應(yīng)力，當(dāng)毛坯端面不平整，凸模和凹模不同心時(shí)，凸模必然會(huì)受到彎曲應(yīng)力的作用，此外，脫模時(shí)由于毛坯與凸模之間的摩擦，使凸模還受到拉應(yīng)力的作用。冷鐓凸模承受強(qiáng)烈的沖擊力，又由于被鐓材料硬度不均，坯料端面不平，冷鐓機(jī)精度不夠等原因，還可使凸模產(chǎn)生彎曲應(yīng)力；凸模表面還承受劇烈的沖擊性摩擦，可使凸模面磨損。 冷作模具的工作條件 冷鐓成形工藝主要用在緊固件、滾動(dòng)軸承、滾子鏈條、汽車(chē)零件等。 冷作模具的工作條件 冷拉深模主要用于軟質(zhì)板材的冷拉深成形，這一工序的工作應(yīng)力不大，要求模具的工作面保持較低數(shù)值粗糙度不發(fā)生黏附磨損和擦傷。 冷作模具的工作條件 冷彎曲模主要用于各種金屬零件的彎曲成形，作用于模具的力量不很大。根據(jù)被切板料的厚度，冷沖裁模具分為薄板沖裁模（板厚 ≤ ）和厚板沖裁模（板厚＞ ）兩種，在沖裁軟質(zhì)薄板時(shí)，沖頭的壓力并不大。 冷作模具的工作條件 冷沖裁模主要用于各種板材的沖切及成形。